電動(dòng)車電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

摘要：本文介紹了電池管理系統(tǒng)的基本功能，提出了一種分散數(shù)據(jù)采集和集中數(shù)據(jù)處理的實(shí)現(xiàn)方法。實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)車電池電壓、電流及溫度等參數(shù)的監(jiān)控，保證電池在正常狀態(tài)下工作，延長(zhǎng)了電池的使用壽命。
關(guān)鍵詞：電動(dòng)車；電池管理系統(tǒng)；監(jiān)測(cè)；控制

0 前言
電動(dòng)車的開(kāi)發(fā)和研究是解決能源短缺和改善環(huán)境的有效手段之一，是當(dāng)代汽車發(fā)展的重要方向，“十一五”期間被列入了“863計(jì)劃”重大專項(xiàng)。目前，電動(dòng)車技術(shù)越來(lái)越受關(guān)注，影響電動(dòng)車推廣應(yīng)用的主要因素包括動(dòng)力電池的安全性和使用成本問(wèn)題。延長(zhǎng)電池的使用壽命是降低使用成本的有效途徑之一。為確保電池性能良好，延長(zhǎng)電池使用壽命，必須對(duì)電池進(jìn)行合理有效的管理和控制。

1 基本功能及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1．1 基本功能
電池管理是基于微計(jì)算機(jī)技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)電池組和電池單元運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，精確測(cè)量電池的剩余電量，同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行充放電保護(hù)，并使電池工作在最佳狀態(tài)，進(jìn)一步提高電池組的可靠性，達(dá)到延長(zhǎng)電池使用壽命，降低運(yùn)行成本的目的。電池管理要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：
(1)數(shù)據(jù)采集：實(shí)時(shí)采集電動(dòng)車電池組中的每塊電池的端電壓、溫度和充放電電流。
(2)SOC(荷電狀態(tài))的估算：預(yù)報(bào)電動(dòng)車電池的剩余容量，讓用戶了解電池的使用情況。
(3)電氣控制：根據(jù)所檢測(cè)的電池組中每塊電池的有關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)一定的運(yùn)算處理，確定每塊電池的充放電狀態(tài)，當(dāng)電池的充電達(dá)到額定容量時(shí)控制充電器停止充電，實(shí)現(xiàn)智能充電。當(dāng)電池電量過(guò)低需要充電時(shí)，及時(shí)報(bào)警，以防止電池過(guò)放電而損害電池的使用壽命。當(dāng)電池組的溫度過(guò)高時(shí)，及時(shí)報(bào)警并停止電池放電。
(4)數(shù)據(jù)顯示：實(shí)時(shí)顯示電池組總電壓、單體電壓、電流及溫度參數(shù)。
(5)數(shù)據(jù)共享：與外部設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。
1．2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
電池管理系統(tǒng)主要應(yīng)用在電動(dòng)車上，在設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)先進(jìn)，合理可擴(kuò)展；功能完備，滿足電動(dòng)車的全面要求；各種參數(shù)檢測(cè)精確度好，可靠性高。根據(jù)這一設(shè)計(jì)思路，本文提出一種分散數(shù)據(jù)采集和集中數(shù)據(jù)處理的方法，設(shè)計(jì)了電壓、電流、溫度采集電路，通過(guò)中央控制單元完成算法與控制。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

電池管理系統(tǒng)采用中央控制單元(CECU)和本地智能采集單元(LECU)兩級(jí)結(jié)構(gòu)，本地智能采集單元主要完成電池信息和狀態(tài)檢測(cè)，包括電壓、電流、溫度、充放電狀態(tài)等的檢測(cè)；中央控制單元完成數(shù)據(jù)的處理、SOC計(jì)算、邏輯判斷和相應(yīng)的控制。CECU和LECU的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)CAN總線通信，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集中管理與分布控制，方便電池在車上的分散布置，減少線束，提高系統(tǒng)的可靠性。